这颗卫星被寄予厚望——芬兰航天业的变革

2022 年是航天发射的繁忙时期——上周首次全私人太空任务起飞，NASA 和 SpaceX 的 Crew-4 发射国际空间站计划于本月晚些时候重新安排。更国际化的是，航天业出现了一个新的参与者。今年，芬兰将使用 SpaceX 猎鹰 9 号火箭从佛罗里达州卡纳维拉尔角发射，很快将其第一颗科学卫星 Foresail-1 送入太空。

芬兰过去曾开发过雷达卫星，但 Foresail-1 将是第一个为科学收集数据的卫星。这颗由芬兰可持续空间研究中心开发的纳米卫星重约 9 磅，形似金属牛奶盒，将寻找有关地球大气层辐射环境的新细节。地球大气层这一独特区域是不同空间辐射场共存的地方。已知暴露在这些射线下会使宇航员面临辐射病、癌症风险增加和退行性疾病的风险。

位于该辐射带的卫星还受到大量辐射能量的轰击，最终会遭受不利影响，导致任务提前结束。辐射风暴会破坏关键部件、造成充电问题，甚至导致卫星完全报废。如果 Foresail-1 能够经受住恶劣条件的考验，那么这项任务将使我们更好地了解环境，并有助于建造未来更便宜、使用寿命更长的卫星。

阿尔托大学电气工程助理教授 Jaan Praks 表示，下一代太空探索完全是可持续性的。他的团队参与了此次任务的规划并建造了 Foresail-1。这就是芬兰以较小规模开始进军太空的原因。

“我们正在利用平台技术突破极限，”他说。“我们希望这颗卫星至少能运行五年甚至更长时间，这对于这么小的卫星来说是不寻常的。”

普拉克斯表示，由于疫情导致难以获得开发该技术所需的组件，Foresail-1 耗时约四年才完成，其原定发射日期不得不推迟一年。但额外的时间让团队有空间进一步开发和整合工具，从而提高任务成功的几率。

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Foresail-1 的主要有效载荷是一台粒子望远镜，它将用于测量低地球轨道 (LEO) 中离开辐射大气层的电子。它的第二个设备，可能更令人印象深刻的设备，将是一台静电等离子制动器，该设备将通过将其推离轨道并在大气层中燃烧来防止航天器成为太空垃圾。太空垃圾通常需要数年时间才能落入地球大气层，但使用等离子制动器可以将这一时间缩短至两个月。

Foresail-1 的技术目标之一是展示这种等离子制动器的实用性。Praks 解释说，等离子制动器的工作原理是“利用电磁场增加阻力”，通过减慢速度，使卫星的轨道足够接近地球，最终坠落并燃烧在大气层中。

经过几个月的科学观察后，研究人员将使用制动器和约 200 英尺的系绳，将卫星降低到低地球轨道几十英里，并在该轨道上完成其剩余的任务。

芬兰图尔库大学空间物理学教授、粒子望远镜研发负责人拉米·瓦伊尼奥表示，新技术的进步已经缩小了卫星的平均尺寸。“这些卫星通常没有火箭发动机或足够强大的推进器，无法以可控的方式将其击落。”

他说，这种新的脱离轨道技术将使芬兰研究人员能够“探测地球环境中更多样的区域”。如果成功，这将是无推进剂纳米卫星首次展示这种操作。该卫星的计划也将作为开源项目提供，可用于未来的任务。

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虽然该卫星是芬兰第一颗进行科学观测的卫星，但该国在太空合作方面有着悠久的历史。这个小国自 1995 年以来一直是欧洲航天局的成员，但直到最近才成为许多大型国际太空行动的重要合作伙伴。例如，芬兰是世界上最大的商业雷达成像卫星提供商之一，有时，NASA 会使用芬兰技术为火星任务（如毅力号）提供压力传感器，以帮助对红色星球进行大气测量。

几年前开始的微型立方体卫星（CubeSats）革命促使芬兰研究人员开始开发自己的科学太空任务。对许多芬兰公民来说，Foresail-1 是该国进入太空行业和未来发展的明灯。当前卫星的继任者已经在筹备中。“下一个任务 Foresail-2 计划比 CubeSats 大两倍，前往辐射带内一个非常困难的地区，此前从未有 CubeSats 在那里飞行过，”Praks 说。

目前，芬兰没有自己的航天局——芬兰航天委员会只负责国家航天政策和战略，而不负责任务的制定和发展。普拉克斯说，新的卫星任务标志着朝着建立一个能够支持许多雄心勃勃项目的更强大的机构迈出了第一步。

“我希望我们能朝着芬兰自己的太空计划迈进，”普拉克斯说。“拥有自己的小型计划将为未来使用更大的卫星（到达太阳系更远的地方）的任务提供更多材料。”

更正（2022 年 4 月 18 日） ：此报道已更新，以更正制动装置中使用的系绳长度，从 60 英尺更改为 200 英尺。我们对这个错误深表遗憾。